多功能车底盘机械结构设计和实现机械制造转恶业论文设计

1、本科论文目 录摘 要1Abstract2引 言31.多功能车简介51.1项目研究背景51.2多功能车发展现状61.3本课题主要研究内容71.4本章小结72.多功能车零件结构分析82.1主要零件图分析82.2主要零件材料分析132.3本章小结183.多功能车机械结构设计193.1标准零件选取193.2非标零件设计 213.3本章小结244.设计材料的选取254.1主体结构材料选取254.2轮毂材料选取274.3本章小结28结 论29参考文献30致 谢32摘 要多功能车（火车车头）为铁路运输的动力源头，现阶段多功能车已经具备各种环境的工作能力，但略有欠缺。对于我国制造多功能车的技术已属于世界前列，

2、对于很多方面已经趋于完善，但对于其工作环境，使用年限等都有所欠缺，现阶段我国对于制造多功能车底盘的要求越来越高，对于制造技术方面要求更严。而国外的技术还处于起步状态，但对于国外使用的制造材料以及制造技术我国可以借鉴使用。我国是铁路建设大国，火车全部动力在于车头（多功能车）的带动，为满足火车高速运行和适应广域环境，多功能车底盘结构制造技术需优中选优。关键词：多功能车；高速运行；广域环境；底盘结构；制造材料AbstractMulti-function vehicle (train front) is the power source of railway transportation. At pr

3、esent, multi-function vehicle already has the working ability of various environments, but it is deficient. For Chinas manufacturing of multi-functional vehicle technology has been in the forefront of the world, for many aspects have tended to improve, but for its working environment, service life a

4、nd so on are lacking, at this stage, Chinas requirements for manufacturing multi-functional vehicle chassis is becoming higher and higher, for manufacturing technology requirements are more stringent. But the foreign technology is still in its infancy, but it can be used for reference for the foreig

5、n manufacturing materials and manufacturing technology. China is a big country of railway construction. All the power of trains lies in the front of the train In order to meet the requirements of high speed train operation and wide area environment, the manufacturing technology of multi-function veh

6、icle chassis structure needs to be selected.Keywords: multi-function vehicle; high speed operation; wide area environment; chassis structure; manufacturing materials引 言我国高速铁路的飞速发展在经济发展和社会进步中起重要作用。在全球范围内如：欧洲、美洲、日本等一些发达国家在高速铁路方面的技术领域也在快速的发展，我国已经进行了大量的研究和科学管理的分析，我们已经积累了丰富的知识和经验的理论基础，并不断完善新型高速列车的研发和速度越来

7、越快。北京至上海高速铁路运行的开通，标志着中国自己的高速铁路技术的知识产权已经进入一个新的发展阶段。伴随着我国城市化进程的推进,城市居住的人口也越来越多,城市之间交通堵塞的问题也逐渐增加,铁路系统设计能够得到很好的缓解城市间交通压力,因此我们很多城市经济开始新建铁路。 高速列车是我国铁路系统中最重要的组成之一，承担着搭载乘客的主要任务，我们国家的高速列车的速度正在逐渐提高，以提高搭载乘客能力。通过设计合理化的多功能车底盘结构能更高效的适应工作环境,提高高速列车运行速度,并且能够降低运行成本。本文可供高速列车车头（多功能车）底盘结构设计借鉴。本文主要进行了以下几个方面的工作:通过UG软件制作了高

8、速列车车头（多功能车）底盘的机械结构,其借鉴现有车型结构然后对其局部进行优化,再吸收其他多功能车底盘的优秀设计,制造出一个稳定型的底盘。然后我在设计过程中对其主轮廓进行优化,并通过比较检查对底盘机械结构进行了性能分析,使外形更加的合理。这种外形可以运用于多功能车车头底盘外形的设计里,对于一些速度要求不是很高的多功能车，也可以根据现有的设计车型来进行局部优化使其提高性能,对于一些速度要求较高的高速列车，我们可以通过自主设计以提高性能，为多功能车底盘的设计提供了一定的依据。车辆的实用技术是高速铁路系统的核心技术之一，是我国有关高新技术发展水平的综合反映，其中涉及到制造的自主创新能力和国家核心竞争力

9、的能力。我国继续不断提高列车行驶速度和实现中国经济社会高速列车图谱化、智能化是世界高速铁路企业的信息技术发展问题主要研究方向，也是我们目前我国高速铁路装备发展的战略资源管理系统需求。基础设施和支持的研究和形成载体如高速列车，保护和服务状态检测技术系统是形成大型高速铁路网络中，操作安全性的能力，并且保持有效操作的能力的安全和可靠运行全球安全，是我们的高速铁路网，形成和保持战略需求的能力。本次设计主要针对功能车（火车车头）底盘机械结构、材料、工作环境等方面进行主要设计，使多功能车能适用于各种恶劣环境以及各种复杂环境。1.多功能车简介1.1项目研究背景我国为铁路建造之大国，国家铁路是教育设施的重要理

10、论基础，国民经济和大众运输管理工具，我们的社会主义企业和快速的经济发展和国防建设的大动脉扮演全球支持重中之重的作用。对于发展大规模具有运输能力高，安全舒适，环保的高速铁路，不仅仅是一个重大的战略决策，并且在在党中央，国务院的支持下，解决了能源环境约束下交通运输能力供给不足的问题，促进了一大批高新技术及相关产业的形成和制造业升级发展。实现我国企业进行不同速度和不同的操作条件和操作服务模式的高速列车谱系,聪明,绿色的,不仅是国民经济高速铁路信息科学和技术发展的研究方向,是中国特色社会主义伟大的高速铁路和高速列车设备的需求。中国拥有世界上具有较大规模的高速铁路网的最高，确保整个系统的安全性和高速铁路

11、的可持续发展是面对我国高速铁路的一大挑战。高速发展列车的安全稳定运行有赖于列车上各种作用力的产生、相互促进和控制。因此，高速运行环境下列车的力学行为、特性分析和影响规律是高速列车基础教育中最重要的科技问题之一。并形成用于流体 - 固体结构合理的安全，铁路和轮罩拱网关系统，以及相应的理论研究的方法和系统，为了使条件稳定的关系,保持技术牵引、制动、材料、结构和控制下高速能力有非常重要的基本和全球意义,是持续发展的根本保障和维护中国高速列车技术的,所以,中国在世界上保持领先地位。多功能车作为高速列车的车头以及动力的发动者，对于高速列车体系具有重要的作用，对于多功能车是否能适用于各种复杂环境是我们需要

12、解决的重要问题之一。1.2多功能车发展现状“十一五”期间，中国建成了约5000公里的高速铁路，居世界第一。到2020年，中国将建成16000多公里的高速铁路，这将是世界上最长的高速铁路。铁道部依托科技力量，联合实施了中国高铁创新联合行动计划和国家“十一五”规划，建立了政策导向、市场导向、业务导向、生产研究和技术创新的模式。多功能车设计作为一个领先的制造企业,联合我国许多学院和大学,研究机构和高铁部分支持企业,他们将充分发挥各自优势和资源科技和产业资源,多功能车关键技术突破,共同构建工具汽车技术创新机制,推动我国越野车技术的发展和创新已进入一个新的阶段。在新一代的多功能汽车设计、制造和测试过程中

13、,国内超过25个重点大学,我超过11个科研机构,51个国家级实验室和工程技术研究中心为范围广泛的技术合作与交流,已有效地解决关键技术问题,从而确保新一代的多功能车的成功发展。2010年12月3日,我国自主知识产权CRH380AL新一代的北京和上海之间的高速多功能车线飞行员段486.1公里每小时的世界上最大的高速铁路运营速度,测试列车性能完全满足设计要求,这象征着我们的国家高速多功能车技术在高速列车技术领先世界。随着国民经济的快速号列车成长由单一组（8辆编组），单独使用时只是引进技术（座），四种汽车的单速度等级逐渐丰富高速模型车组的数量，到目前包括针织的长度，睡椅，多种12种机型速度等级。如今，

14、我国中小企业管理已经不仅可以开始在世界多国建设我们中国铁路，便利世界多个不同民族地区人民的出行，带动整个世界多个地区金融市场规模经济的发展，为世界的发展做出了自己一个很大的贡献，对于世界铁路建造具有杰出贡献。作为高速列车的动力源头，多功能车也在逐步优化，对于性能、工作环境、材料等技术要求更高，而我们需要随着铁路网络的多样化，而逐渐优化多功能车的适应性，使之适应各种环境下的各种铁路干线。1.3本课题主要研究内容1、 多功能车（车头）的底盘机械结构的优化设计，使之机械结构更加完美。2、 多功能车（车头）的底盘工作环境的优化设计，使之更加适用于各种工作环境。3、 多功能车（车头）的底盘工作环境的优化

15、设计，使之连接更加紧凑。4、 多功能车（车头）的底盘机械结构材料的优化设计，使之实用耐久。1.4本章小结本章主要讲述了多功能车的项目研究背景、发展现状以及主要研究内容，对多功能车多方面的优化设计，如：底盘机械结构的优化设计、底盘工作环境的优化设计、底盘工作环境的优化设计、底盘机械结构材料的优化设计等。2.多功能车零件结构分析2.1主要零件图分析1、 转向架的零件图图2.1转向架二维图转向架这个结构是提高负载、长度和容量的多功能汽车改善多功能车辆的速度,开发和满足铁路运输的需求,并确保多功能车辆身体可以可靠地位于转向架在正常工作条件。由其沿轨道滚动车轮是用轴承装置，使其沿着多功能车身运行转换的平

16、移路径的支撑体，在接收和车轮到车体或从轨道车轮和各种负载之间传递到车体和车轴均匀分布之间的力。为了便于使用该转向架弹簧阻尼器的安装装置的结构，这样它就具有良好的阻尼特性，为了缓解相互促进，多功能车的电路设计之间有效的相互作用，减小其中系统的振动力和冲击力，减小其中动态应力，多功能车提高运行的稳定性和安全性。其制动能力充分利用车轮和铁路产生的制动缸放大多功能车,并发送其牵引力和制动力之间的粘连,所以它有一个良好的制动效果,以确保它可以停止在预定的距离。转向架是多功能汽车的独立工作部件。转向架位于多功能车体之间，尽可能减少连接件。2、连接盘的零件图图2.2连接盘二维图连接盘为多功能车连接车体与底盘

17、的结构，用于两个设备之间的衔接，适配器板连接到陆地，三个垫圈和螺栓可移除地密封地彼此接合，以构造一组固定到每个板上的第一连接器的，然后将垫，用螺栓连接在一起，从而完成了连接板收敛作用。 此连接盘主要作用为连接车体底盘和多功能车车厢，连接处用连接螺栓连接，以起到连接活动自如的作用。3、 轮架的零件图图2.3轮架二维图轮架结构主要起支撑作用，在车架上作旋转，能承受弯矩力，其中能承受扭矩的旋转轴使其成为支撑转轴。固定轮轴的位置，起主要支撑作用。轮架连接转向架和主轴带动着轮的转动。其本身也就有缓解冲击力的作用。4、定位套的零件图图2.4定位套二维图定位是指工件确定其在夹具中的准确位置。中轴与短袖之间有

18、空隙，中轴为中长轴。定位后，中长轴远端摆动量大于剩余空间，无法准确定位。换句话说，xy轴的旋转不能被限制。定位而不是“限制”，在实践中，短袖定位，长轴不能绕xy轴旋转，但这是限制。长袖定位只影响定位精度空间的大小，所以可以限制xy轴的旋转。5、轮的零件图图2.5轮的二维图此轮为特殊定制轮，为铸件然后经粗加工、调质、正火、精加工等程序加工而成，其轮面为单体斜面为切合铁轨设计而成，在制造过程中经过多次硬度检测，具有较高技术要求，加工完成需要经过抗压检测超声波探伤检测等多种检测。2.2主要零件材料分析1、 底盘框架的材料图2.6底盘框架模型图底盘框架采用Q345B：Q345是钢材料。它本质一种低碳钢

19、（C 0.2），具有良好的综合性能、低温性能、耐冷冲压性、良好的可焊性和可加工性。它在我国的建筑、车辆、船舶、桥梁、压力容器等方面得到了广泛的研究和应用。其中Q为该材料的屈服强度，345为该材料的屈服值，约为345MPa。随着材料厚度的逐渐增加，屈服值逐渐减小。 Q345具有良好的系统性能，低温性能，良好的延展性和可焊性，被构造成承受动态负载在低压容器，罐，车，吊车，采矿和建筑，电厂，桥梁等中使用，机械设计零件，建筑结构构成，通常由金属结构构件，或正火轧制状态和应用程序时，其中的配置可用于各种高于-40冷环境。2、 减震器弹簧的材料图2.7减震器弹簧模型图减震器弹簧采用硅锰弹簧钢：硅锰弹簧钢属

20、于机械结构钢，根据钢结构等级的质量，它属于钢材的特殊质量，即在生产过程中需要对钢材的质量和性能进行特别严格的控制。根据我国的习俗，硅锰锰钢属于特殊钢，其生产的硅锰锰钢弹簧钢的技术要求比较高，技术水平的高低直接决定了质量的好坏。硅锰锰钢具有很好的冶金质量，良好的表面质量，以及精确的外部尺寸3、轮架的材料图2.8轮架的模型图轮架采用Q345B：Q345是钢材料。它是一种低碳钢（含碳量不高于于百分之零点二），具有良好的综合性能、低温性能、焊接性能、冷冲压性能和良好的可加工性。Q为该材料的屈服强度，345为其屈服值约345MPa。随着不同材料厚度的增加，所能达到的屈服值逐渐减小。 Q345号钢具有良好

21、的机械性能、低温性能、良好的延展性和可焊接性，可构造成低压容器、罐、吊车、矿山机械结构、电厂配件、桥梁等的机械零件使用的动态负载，建筑用的一般结构金属部件。在热轧或正火状态下，-40以下的寒冷地区可采用这种配置。4、定位套的材料图2.9定位套模型图定位套的材料采用45#钢：45#优质碳钢结构钢，高硬度的切削材料，通常用于模制的模板，双头螺栓，导杆等。热处理后，没有。45钢淬火回火前硬度及其它影响因素大于HRC55。是HRC55在实际应用中所能达到的最大硬度。45钢热处理无渗碳处理等技术方法。经回火后的零件，具有良好的机械性能，可广泛用于制造摩托车和汽车零件，特别是连杆、螺栓、齿轮和轴在交变载荷

22、作用下。5、主轴的材料图2.10主轴模型图主轴材料采用60#钢：60#钢属亚晶钢，其强度、硬度和弹性均较高，冷变形塑性低，加工性能差，焊接和淬透性差，水淬易开裂。钢。用于制造圆轴、线圈、阶梯轴、各种垫片、凸轮、钢索和其他需要更大强度的结构。在工作摩擦的条件下，需要更高的强度，耐磨损性和弹性的某些零件。它是一个中国作为唯一一种接合性比较好，加工过程之中可采用硬度较高的钢焊条，适用于风冷钢、铸钢等。在汽车钣金冲压金属模盖等模具及大型钣金图纸可拉伸维修零件也可以用于硬化表面。2.3本章小结本章主要讲述多功能车的主要零件结构图以及其材料分析，讲述转向架、连接盘、轮架、定位套、轮的二维图以及其在整个结构

23、中所起到的作用。还讲述了底盘框架、减震器弹簧、轮架、定位套和主轴所选用的材料，以及零件选取材料的依据以及实用性。也讲述了所选用材料的具体材料性能以及加工性能。3.多功能车机械结构设计3.1标准零件选取1、 螺栓、垫圈、螺帽的选取（1） M16六角方头螺栓、垫圈、螺帽：连接转向架和连接盘的主要连接件，六角头螺栓M16的外直径为16mm，重量为0.1218kg/个，齿距宽2mm，长度为50mm。图3.1螺栓、垫圈、螺帽（2） 键：采用键长150mm、键宽40、键厚22mm的平键。图3.2键（3） 滚动轴承：选用外径340mm、内径140mm、宽度97mm的斯凯孚圆锥滚子轴承图3.3滚动轴承3.2非

24、标零件设计1、套筒的设计图3.4套筒套筒采用阶梯套的设计使其具有一定的密封性，防止油污灰尘进入，其主要设计为在UG软件中双圆环草图拉伸而成，其尺寸大小根据实际应用适当调整，使其与其他部位更加锲合。2、 端盖的设计图3.5端盖端盖采用圆周三等分的方法设计其中心固定孔，其中心三孔对应轴端三孔，其三孔包括注油孔、旋转孔、伸缩孔，使轴能旋转伸缩。其设计思路为在UG软件中进行草图拉伸后进行打孔，使其中间三孔为三等分。3、 连接板的设计图3.6连接板连接板采用对称设计的理念，使其成左右对称，连接板如名字所述具有连接作用，连接俩零件，使其具有同时工作的性能，连接板左右两端圆孔为双轴穿孔，使其具有灵活性，其设

25、计思路为在UG软件中进行草图拉伸后进行打孔，使其左右对称。3.3本章小结本章讲述标准零件：螺栓、垫圈、螺帽、键、滚动轴承的选取标准和非标准零件：套筒、端盖、连接板的设计思路。标准零件选取结合实际结构以及标准零件表严格筛选，最终确定标准零件的型号及大小，非标准零件的设计结合设计完成的主体以及标准零件进行配套设计，然后使用UG软件进行模拟。本科论文4.设计材料的选取4.1主体结构材料选取图4.1钢材力学性能以及化学成分1、Q235号钢与Q345号钢的区别（1）二者屈服强度区别Q235号钢的屈服强度下限为235MPa，Q345号钢的屈服强度下限为345MPa。（2）二者合金含量区别 Q235为普通碳

26、钢，Q345为低合金钢，Q235号钢是碳素结构构造钢。（3）二者力学性能不同 Q235号钢是金属结构构件，它是要求不高的渗碳或氰化物结构部件，它的杆、耦合器、连接杆、钩、螺栓和螺母，套筒，以及它焊接在轴部件芯部的硬度不高。 集成机械Q345-好的系统性能，低温性能，良好的延展性和可焊性，被构造成承受动态负载在低压容器，罐，车，吊车，采矿和建筑，电厂，桥梁等中使用，机械设计零件，建筑结构构成，通常由金属结构构件，或正火轧制状态和应用程序时，下面的配置可用于各种社会-40冷区域。图4.2Q345B力学性能2、主体材料选取及分析Q345是钢材料。它是一种低碳钢(C 0.2%)，综合性能好，低温性能好

27、，冷冲压、焊接性能好，加工性能好。它在我国的桥梁、车辆、船舶、建筑物和压力容器等方面得到了广泛的研究和应用。Q为该材料的屈服值，345为该材料的屈服值，约为345 mpa。其屈服值随材料厚度的增加而减小3、Q345执行标准：Q345号钢进行外部标准：gb709，进行内标物：GB / T1591-94，由于标准的实施，这允许在钢板输送负公差。国家标准GB / T1591-2018的最新政策执行。Q345最新的标准GB / T1591-2018，相对于原来的标准，它不是Q345至Q355级钢种，最明显的变化是锰含量的变化，以1.601.0-1.60从原来的调整，最低取消有限。4、主体材料检测随着我

28、们中国特色现代社会企业文化中工业的发现，随着我国科技的不断创新和发展，各种微量元素在钢铁中的应用越来越广泛。锰含量不再是影响钢的强度和机械系统性能的唯一指标。因此，中华人民共和国质量监督检验检疫和中华人民共和国标准化管理委员会联合发布了高强度低含量合金结构钢标准，执行Mn的含量废除限制范围，只需要指定其最大值。对于检测Q345，其中一方面是钢材的元素占比含量是否可以达到国家标准，其中最重要的方面是钢的检测通过学习的专业教育机构的机械系统性能（屈服强度，抗拉强度测试），我们是否能够达到标准。4.2轮毂材料选取35CrMnSi低含量合金钢是超高强度钢中的一种，它具有良好的机械性能，强度高，拥有足够

29、的韧性，焊接性，淬透性，在热处理后很好的可模塑性，但是低耐腐蚀性和耐氧化性，它是回火或等温淬火后使用。 ZG35CrMnSi是低含量合金铸造调质钢，其调质处理之后强度能达到极限，可以达到1175MPa左右，铸造企业生产工艺管理系统安全性能和切削加工产品性能研究具有发展良好，焊接工作性能影响以及学生良好,可进行数据分析电弧焊接。是JB / ZQ4297-1986标准等级1、力学性能：屈服强度：345MPa断面收缩率：30%硬度：218伸长率：14%抗拉强度：1620断面收缩率：40冲击功：31冲击韧性值：392、热处理规范及用途（1）热处理规范:淬火:第一次使用温度950左右,第二次使用温度89

30、0上下,然后使用油冷;再然后回火到230,然后用空冷、油冷到880，然后再于280310等温度下不同淬火。（2）用途:结构焊接和冲击加载下铆工作，如高压风扇叶片，轴阀板与高速和高负载，齿轮，链轮，离合器，衬套，螺栓，螺母等。3、化学成分：C=0.30O.40%Si=0.500.75%Mn=0.901.20%S0.030%P0.030%Cr=0.50O.80%4、各国执行标准：中国：ZG35CrMnSi俄罗斯：35日本：SCSiMnCr3 5、组织结构退火状态下是为珠光体和铁素体,在正火后的组织为贝氏体,经调质处理后是为回火索氏体。4.3本章小结本章主要讲述设计材料的选取，先讲述主体材

31、料选取区别，选取Q345号钢的优点，以及跟普通Q235号钢的区别以及力学性能的差异，然后对主体材料进行了检测，看其是否符合实际应用，最终确定为Q345号钢。然后又对轮毂的材料进行了选取，并对其力学性能进行了详细分析，然后对其用途、化学成分、执行保准、组织结构进行了概述，以确定轮毂采用材料的正确性。结 论经过几个月的努力，紧张而充实的毕业论文设计工作结束了。从最初的困惑到逐渐清晰的思考，在毕业设计的写作过程中收获了很多，并对机械设计的专业知识有了进一步的了解。这个毕业设计是对一个典型的机械零件进行机加工艺设计。在一些比较专业性的问题上，通过咨询老师得到了解决，同时也学到了更多关于机械加工的专业知

32、识，在设计过程中，通过绘画和更改图纸锻炼了CAD熟练程度等有了进一步提高，同时对UG使用有了更深的了解。严谨认真的态度是很重要的。只有采用良好的态度，事情才能做好。在论文的开始的时候，我认为它是一项艰巨也不好完成的任务。但是在导师的帮助下，我逐渐找到了一种写作方式并逐步完善最终方案的方法。在这个过程中，我的论文一度被要求多次修改。但是我知道我只有谦虚地接受它并不断改进它，老师才能最终肯定它。 我们必须掌握时间。有必要合理安排时间，注意安排，使工作和论文两不误。毕业设计不仅仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自我潜力的一种提高。透过这次毕业设计使我明白了自我原先知识还比较欠缺。自我要学习的东

33、西还太多，以前老是觉得自我什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。透过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都就应不断的学习，努力提高自我知识和综合素质。不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不明白如何入手。最后最后做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识务必透过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。对于本次毕业论文的编写让我深刻认识到我自身的不足，学习无穷尽，活到老学到老，所以大学毕业只是人生的起点，而我们才刚刚起步，加油用自己在大学所学的知识，奋力

34、向着胜利前进。为祖国的强大我们添一砖加一瓦，那也不枉费你十几年学习到的知识。参考文献1卓文. AutoCAD辅助设计M. 上海: 上海科学普及出版社，2012: 2-2602刘永平. 机械工程实践与创新M. 北京: 清华大学出版社，2010: 132-1783卢秉恒. 机械制造技术基础M. 北京: 机械工业出版社，2007: 64-924刘鸿文. 材料力学M. 北京: 高等教育出版社，1991: 11-835郭奇亮. 机械零件课程设计M. 贵州: 贵州人民出版社，1982: 78-936孙桓，陈作模. 机械原理M. 北京: 高等教育出版社， 2000: 54-737辛礼兵. 基于物联网的智能机械模糊理论设计思路分析J. 山东农业工程学院学报，2018，9(3): 30-318大连理工大学工程画教研室编. 机械制图M. 辽宁: 高等教育出版社，1993: 146-1839孙志礼，冷兴聚，魏严刚. 机械设计M. 辽宁: 东北大学出版社，2000: 22-5410吴宗泽. 机械设计手册M. 北京: 机械工业出版社， 2008: 18-3611 卢章平，张艳. 不